Η βασική διαφορά μεταξύ της εκπόλωσης και της υπερπόλωσης είναι ότι στην εκπόλωση, τα κανάλια νατρίου ανοίγουν, αφήνοντας ιόντα Na+ να ρέουν μέσα στο κύτταρο, καθιστώντας το δυναμικό της μεμβράνης λιγότερο αρνητικό, ενώ στην υπερπόλωση, ανοίγουν υπερβολικά κανάλια καλίου, αφήνοντας τα ιόντα K+ να ρέει έξω το κύτταρο, καθιστώντας το δυναμικό της μεμβράνης πιο αρνητικό από το δυναμικό ηρεμίας.
Δυναμικό δράσης είναι ο τρόπος με τον οποίο οι νευρώνες στέλνουν ηλεκτρικά σήματα. Εμφανίζεται όταν ένας νευρώνας στέλνει πληροφορίες κατά μήκος ενός άξονα μακριά από το κυτταρικό σώμα. Υπάρχουν τρία κύρια στάδια στο δυναμικό δράσης. Είναι η εκπόλωση, η επαναπόλωση και η υπερπόλωση. Η αποπόλωση ενεργοποιεί ένα δυναμικό δράσης. Η εκπόλωση συμβαίνει όταν το εσωτερικό του κυττάρου γίνεται λιγότερο αρνητικό. Τα κανάλια Na+ ανοίγουν και επιτρέπουν στα ιόντα Na+ να εισέλθουν μέσα στο κύτταρο, καθιστώντας το λιγότερο αρνητικό. Επομένως, το δυναμικό της μεμβράνης πηγαίνει από -70 mV σε 0 mV στην αποπόλωση. Η υπερπόλωση συμβαίνει όταν το εσωτερικό του κυττάρου γίνεται πιο αρνητικό ακόμη και από το αρχικό δυναμικό ηρεμίας. Εμφανίζεται ως αποτέλεσμα του ανοίγματος K+ καναλιών, επιτρέποντας σε περισσότερα ιόντα K+ να ρέουν έξω από το κελί. Το δυναμικό της μεμβράνης κυμαίνεται από -70 mV σε -90 mV σε υπερπόλωση.
Τι είναι η εκπόλωση;
Η αποπόλωση είναι η διαδικασία που ενεργοποιεί ένα δυναμικό δράσης. Η εκπόλωση αυξάνει το δυναμικό της μεμβράνης και το καθιστά λιγότερο αρνητικό. Τότε το δυναμικό της μεμβράνης περνά την τιμή κατωφλίου των -55 mV. Στις τιμές κατωφλίου, τα κανάλια νατρίου ανοίγουν και επιτρέπουν στα ιόντα νατρίου να ρέουν μέσα στο κύτταρο. Η εισροή ιόντων νατρίου καθιστά το δυναμικό της μεμβράνης πιο θετικό και φτάνει έως και +40 mV πυροδοτώντας ένα δυναμικό δράσης. Η εκπόλωση είναι η φάση ανόδου του δυναμικού της μεμβράνης. Γενικά, πηγαίνει από -70 mV σε +40 mV.
Εικόνα 01: Δυνατότητα δράσης σε έναν νευρώνα
Όταν το δυναμικό της μεμβράνης φτάσει στο μέγιστο δυναμικό δράσης, τα κανάλια νατρίου αδρανοποιούνται, σταματώντας την εισροή ιόντων νατρίου. Τότε αρχίζει η επαναπόλωση ή η φάση της πτώσης. Τα κανάλια καλίου ανοίγουν, επιτρέποντας στα ιόντα καλίου να ρέουν έξω από το κύτταρο. Τελικά, το δυναμικό της μεμβράνης επανέρχεται στο κανονικό δυναμικό ηρεμίας.
Τι είναι η Υπερπόλωση;
Υπερπόλωση είναι το γεγονός που κάνει το δυναμικό της μεμβράνης πιο αρνητικό από το δυναμικό ηρεμίας. Αυτό συμβαίνει ως αποτέλεσμα της υπερβολικής ποσότητας διαύλων καλίου που παραμένουν ανοιχτά. Με άλλα λόγια, η υπερπόλωση συμβαίνει ως αποτέλεσμα των διαύλων καλίου να παραμένουν ανοιχτά λίγο περισσότερο από όσο χρειάζεται. Αυτό οδηγεί σε υπερβολική εκροή καλίου από το κύτταρο. Το δυναμικό της μεμβράνης μεταβαίνει από -70 mV σε -90 mV λόγω υπερπόλωσης. Ωστόσο, μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, τα κανάλια καλίου κλείνουν και το δυναμικό της μεμβράνης σταθεροποιείται σε δυναμικό ηρεμίας. Επιπλέον, τα κανάλια νατρίου επιστρέφουν στην κανονική τους κατάσταση.
Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ της εκπόλωσης και της υπερπόλωσης;
- Η υπερπόλωση είναι η αντίθετη διαδικασία της εκπόλωσης.
- Και τα δύο συμβαίνουν όταν ανοίγουν ή κλείνουν τα κανάλια ιόντων στη μεμβράνη.
- Δημιουργούν ένα βαθμολογημένο δυναμικό.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της εκπόλωσης και της υπερπόλωσης;
Η αποπόλωση κάνει το δυναμικό της μεμβράνης λιγότερο, αρνητικό ενεργοποιώντας το δυναμικό δράσης, ενώ η υπερπόλωση κάνει το δυναμικό της μεμβράνης πιο αρνητικό από το δυναμικό ηρεμίας. Έτσι, αυτή είναι η βασική διαφορά μεταξύ της εκπόλωσης και της υπερπόλωσης.
Το παρακάτω infographic παραθέτει περισσότερες διαφορές μεταξύ εκπόλωσης και υπερπόλωσης.
Σύνοψη – Εκπόλωση vs Υπερπόλωση
Η αποπόλωση και η υπερπόλωση είναι δύο στάδια του δυναμικού της μεμβράνης. Στην εκπόλωση, το δυναμικό της μεμβράνης είναι λιγότερο αρνητικό, ενώ στην υπερπόλωση, το δυναμικό της μεμβράνης είναι πιο αρνητικό, ακόμη και από το δυναμικό ηρεμίας. Επιπλέον, η εκπόλωση λαμβάνει χώρα λόγω της εισροής ιόντων νατρίου στο κύτταρο, ενώ η υπερπόλωση λόγω της υπερβολικής εκροής καλίου από το κύτταρο. Στην αποπόλωση, τα κανάλια νατρίου ανοίγουν, ενώ στην υπερπόλωση τα κανάλια καλίου παραμένουν ανοιχτά. Έτσι, αυτό συνοψίζει τη διαφορά μεταξύ αποπόλωσης και υπερπόλωσης.
